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\begin{document}
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\setcounter{page}{1}
%%中文标题
\title{彗星C/20424 G6探测采样和撞击测试} %输入中文标题
\maketitle

%%%作者和院系学号.
\author{\centering
  吕温和~中科大天文系~SA23022013 \\
  张泉~紫金山天文台~SA24170052 \\
  张起源~紫金山天文台~SA24170051\\}

%%%中文摘要
% \abstract{为了极大地方便用户进行文章排版和录入, 我们制作了该\LaTeX{}模板, 模板给出了基本的编写文章的模板样例. 注意摘要采用第3人称表述, 避免使用本人、本工作、我们等字眼. 请在\url{http://www.twxb.org/} 下载最新模板, 如无必要不建议增加额外的扩展包、自定义命令, 以免造成正文字体、参考文献等排版格式不统一的情况! 如无特殊情况, 文章中的图片和表格环境需与模板一致. 摘要不宜引用正文中的文献、图、表、公式. 摘要中首次出现的英文缩写需注明全称, 如VLBI应写为VLBI (Very Long Baseline Interferometry)或VLBI (Very Long Baseline Interferometer), 中文名称也应写全称, 如{\color{red}中科院紫台}\color{black}应写为{\color{red}中国科学院紫金山天文台}\color{black}.
% }

%%%中文关键词
% \noindent
% \textbf{关键词:keyword1, keyword2, keyword3}



\section{介绍}
彗星是太阳系中绕太阳运动的一类小天体，亮度和形状会随日心距的变化而变化，彗星物质蒸发，在彗核周围形成彗发和彗尾。由于太阳风的作用，彗尾通常是指向背离太阳的方向。掠日彗星是彗星的一种，它过近日点时距离太阳非常近，几乎和太阳擦边而过，因此其中一些彗星在过近日点时的亮度非常亮，而另一些彗星在过近日点附近时会被太阳的强大引力和潮汐力撕碎而崩溃。掠日彗星有多种类型，其中最著名的就是克鲁兹族掠日彗星，其近日点极接近太阳是它们轨道的特性之一，据认为它们是由一颗大型彗星分裂而成\cite{1}。自从克鲁兹族彗星掠阳现象在1680年被首次记录以来，历史上发现的克鲁兹族彗星大多属于大彗星，它们视亮度高，在白天也能被观测到，最近一次观测到的克鲁兹族彗星是池谷·关彗星，它是20世纪中最亮的彗星之一。

目前已知的已完成的空间探测器对彗星的近距离任务约有十次，包括Giacobini-Zinner彗星飞掠观测任务、哈雷彗星飞掠任务、Braille彗星飞掠观测任务等。相比飞掠观测彗星的难度而言，登陆彗星并采样的难度更高（如：Tempel 1彗星登陆任务、Wild 2彗星采样任务），并且对于克鲁兹族掠日彗星的探测、采样任务还未有先例。为了人类能够更好的理解克鲁兹族掠日彗星的形成、化学成分和解体后的动力学演化过程从而更好的理解太阳系及其邻域的形成和演化，进行针对克鲁兹族彗星探测采样和撞击测试的任务构想和设计是十分有必要的。

\section{国内外发展态势和进展}
目前为止, 探测彗星的任务屈指可数 \footnote{\url{https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Rosetta/History_of_cometary_missions}}, 具体任务如下列出. 只有美国国家航空宇航局(NASA), 欧洲航天局(ESA), 俄罗斯联邦航天局(ROSCOSMOS)以及日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)探测过彗星, 中国尚且没有探测彗星或近距离观测的任务, 但是有计划对主带彗星133P开展绕飞探测任务\footnote{\url{https://www.cnsa.gov.cn/n6758823/n6758839/c6805886/content.html}}.
\subsection{International Cometary Explorer (ICE)}
任务描述: ICE于1978年8月12日发射, 实现了首次彗星探测。这艘美国国家航空航天局的航天器最初被称为ISEE-3, 是美国国家航空宇航局和欧洲空天局之间国际日地探测器合作计划的第三艘航天器. 在完成最初的任务后, 它于1985年9月11日被重新激活并改道穿过 Giacobini-Zinner 彗星的尾部, 距离彗星最近时约7860公里. 1986年3月28日, 它还飞过哈雷彗星的尾部, 距离彗星核3100万公里. 尽管美国国家航空航天局于1997年正式停止与ICE的联系，但2014年5月29日，一个名为ISEE-3重启项目的组织重新建立了与航天器的双向通信, 有计划捕捉探测器. 航天器的推进器于7月2日成功点火, 但7月8日的一次较长时间点火失败, 2014年9月16日与探测器失去了联系.

科学仪器:
1.太阳风等离子体探测器;
2.矢量氦磁强计;
3.低能宇宙射线实验;
4.中能宇宙射线实验;
5.高能宇宙射线实验;
6.等离子体波谱分析仪;
7.高能粒子各向异性光谱仪;
8.行星际和太阳电子实验;
9.太阳扰动实验的无线电制图;
10.太阳风离子组成实验;
11.宇宙射线同位素光谱仪;
12.X射线和伽马射线爆发实验;
13.伽马射线爆发实验;
14.宇宙射线能谱带电粒子望远镜.

\subsection{Vega-1  and Vega-2 }
任务描述: 这两个俄罗斯探测器分别于1984年12月15日和21日发射, 1985年6月, 它们在飞越金星的途中, 分别在金星表面留下了一个着陆器, 以研究和拍摄哈雷彗星. Vega-1于1986年3月6日以8890公里的距离最接近彗星. 1986年3月9日, Vega-2在距离彗星核8030公里处飞近.

科学仪器\cite{2}:
1.电视系统;
2.红外光谱仪;
3.三通道光谱仪;
4.粉尘冲击质量分析仪;
5.粒子记录仪:颗粒计数器、粒子计数器、灰尘计数器;
6.磁强计;
7.彗星等离子体光谱仪;
8.高能粒子光谱仪;
9.中性气体质谱仪;
10.高/低频等离子体波分析仪.
% 11.光学仪器自动操纵平台
% 12.模拟平台制导传感器
% 13.仪表控制单元
% 14.数据采集和逻辑单元

\subsection{Sakigake and Suisei}
任务描述: 这两艘宇宙飞船分别于1985年1月7日和1985年8月18日发射, 是日本的第一次深空任务, 旨在1986年探索哈雷彗星进入内太阳系的旅程. 1986年3月8日, Suisei接近哈雷彗星151000公里范围内, 观察其与太阳风的相互作用. Sakigake于1986年3月11日接近彗星700万公里以内.

科学仪器:
Sakigake:
1.太阳风离子监测仪;
2.等离子波监测仪;
3.太阳风和行星际空间磁强计.
Suisei:
1.紫外线成像仪;
2.太阳风观测仪.

\subsection{Giotto}
1985年7月2日，欧洲航天局的Giotto 号发射升空, 这是欧洲第一次深空任务. 这艘宇宙飞船获得了有史以来最接近彗星的照片.
1986年3月13日, Giotto 在不到600公里的距离飞过哈雷彗星的核心.
图像显示，一个黑色的土豆形物体，其活动区域正在向太空发射气体和尘埃。1992年7月10日, Giotto 号在距离 Grigg-Skjellerup 彗星200公里范围内经过, 成为第一艘造访两颗彗星的航天器. Giotto 于1992年7月23日进入冬眠状态，此后航天器一直处于非活动状态. Giotto 于1999年7月1日返回地球附近. 它最近的接近距离非常不确定，估计约为22万公里，略高于地球到月球距离的一半. 当时没有与航天器进行通信.
在可预见的未来, Giotto将继续绕太阳运行, 大约每七年完成六次公转.

科学仪器:
1磁力计
2.哈雷多色相机
3.粉尘冲击检测系统
4.Rème等离子体分析仪
5.Johnstone等离子体分析仪
6.颗粒物冲击分析仪
7.光学探针实验
8.高能粒子分析仪
9.中性质谱仪
10.离子质谱仪
11.Giotto 无线电实验

\subsection{Deep Space 1}
任务描述: 这是美国国家航空航天局新千年计划中的第一艘航天器. 它于1998年10月24日发射，主要任务是测试12项新的先进技术. 1999年7月29日，它接近9969 Braille 小行星26公里范围内. 返回的几张图片显示，Braille 最长的边大约2.2公里宽, 最短的边大约1公里. 在一次延长任务中，Deep Space 1 于2001年9月22日遇到了 Borrelly 彗星, 并返回了图像和其他数据. 该航天器于2001年12月18日退役.

科学仪器:
1.微型集成摄像光谱仪;
2.行星探测等离子体实验;
3.离子推进系统, 诊断子系统.

\subsection{Stardust}
任务描述: 这项美国国家航空航天局的任务于1999年2月7日发射, 进入了围绕 Wild 2 彗星核心的冰尘埃云，于2004年1月2日到达距离核心240公里以内. 在那里，它收集了彗星尘埃颗粒, 并于2006年将其送回地球. 在被称为 Stardust-NEXT (Tempel 1 的新探索) 的延长任务阶段, 该航天器于2011年访问了 Tempel 1 彗星, 该彗星是Deep Impace任务的目标(见下文).

科学仪器:
1.彗星和星际尘埃分析仪;
2.粉尘通量监测仪;
3.气凝胶收集器格栅;
4.导航摄像机.

\subsection{Comet Nucleus Tour(Contour)}
任务描述: Contour 于2002年7月3日发射, 是美国国家航空航天局的一项任务, 旨在提高我们对彗星核的理解. 计划与两颗彗星相遇. 该航天器一直在绕地球轨道上运行, 直到2002年8月15日, 它开始进行机动, 进入以太阳为中心的彗星追逐轨道. 此后, 美国国家航空航天局的控制人员无法与航天器重新建立联系, 并得出结论, Contour已经丢失.

科学仪器
1.远程成像仪/光谱仪;
2.前向成像仪;
3.中性气体离子质谱仪;
4.粉尘分析仪.


\subsection{Deep Impace}
任务描述: 美国国家航空航天局的 Deep Impace 任务于2005年1月12日发射. 它由两艘飞船组成. 主航天器飞越了 Tempel 1号彗星, 并记录了图像和数据. 第二艘飞船是“撞击器”, 于2005年7月被推进彗星上的目标位置. 撞击从彗星上挖出了碎片, 使主航天器能够分析彗星表面和内部材料的成分. 在延长任务阶段, Deep Impace 被重新分配为EPOXI, 这是两个任务的组合：DIXI(深度撞击延长调查任务)和EPOCh(太阳外行星观测和特征描述). EPOCh阶段是在前往Hartley 2彗星的途中进行的, Hartley 2彗星于2010年11月4日飞过. 2012年2月和4月, EPOXI继续从远处观测 Garradd 彗星, 研究其轨道和表面活动. 2013年2月, 该航天器还观测到了ISON彗星. 美国国家航空航天局于2013年8月与探测器失去联系，并于次月停止了重建通信的尝试.

科学仪器:
1.高分辨率仪器;
2.中分辨率仪器;
3.冲击器;
4.撞击目标传感器.

\subsection{Rosetta}
任务描述: 欧洲航天局的Rosetta任务于2004年3月2日发射. 它在太空旅行了十年, 经过两颗小行星(2008年的2867 Steins和2010年的21 Lutetia), 于2014年8月到达目的地67P/Churyumov-Gerasimenko彗星. Rosetta跟随彗星绕太阳运行, 是第一次尝试降落在彗星核上的任务.


科学仪器:
1.紫外成像光谱仪
2.彗星核辐射探测实验
3.彗星二次离子质量分析仪
4.颗粒冲击分析仪和集尘器
5.微成像粉尘分析系统
6.轨道器微波仪器
7.光学、光谱和红外遥感成像系统
8.轨道器离子和中性分析光谱仪
9.等离子体联盟
10.可见和红外热成像光谱仪

\subsection{Comet Interceptor(计划中)}
欧洲航天局的彗星拦截器将是第一个访问来自太阳系外层的彗星的任务, 理想情况下是第一次访问太阳系内部. 该任务计划于2029年发射, 将前往一颗尚未被发现的彗星并完成飞越. 它的主要航天器将释放两个探测器, 从彗星周围的多个点同时进行观测, 创建一个“动态新”物体的3D轮廓, 其中包含从太阳系形成时期幸存下来的未经处理的物质.

\subsection{小行星2016HO3/主带彗星133P(计划中)}
小行星探测任务将采用长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心发射. 探测器携带科学载荷, 对近地小行星2016HO3开展绕飞探测, 随后择机附着小行星表面并采集小行星样品, 之后返回地球附近释放返回舱, 将小行星样品送回地球, 这一过程大约在3年内完成.

上述过程完成后, 探测器经地球、火星借力, 经历约7年时间飞行到达小行星带, 对主带彗星133P开展绕飞探测. 主要目的为: (a)测定主带彗星133P的轨道参数、自转参数、形状大小和热辐射等物理参数; (b)探测主带彗星133P形貌、表面物质组份、内部结构、临近空间环境, 以及可能的水和有机物等信息.



\section{研究对象}
此次探测任务的对象是彗星323P/SOHO，该彗星近日点距离约为$ 0.04 \rm AU $，轨道偏心率为$ {0.9846130} $，轨道倾角为$ {5.32700}^{\circ} $，属于周期彗星(周期为4.15年), 但是近日点距离太阳比较接近, 处于坠入太阳和周期运动的临界位置, 比较难得, 如果可以人为干预, 可以避免坠入太阳. 于此同时, 可以探测还没有经过近日点时目标彗星的形状和物质组成, 以及经过近日点后目标彗星的形状和物质组成. 通过比较分析经过近日点过程中彗星的变化, 可以帮助更好理解彗星的形成.



\section{任务描述}
当彗星快接近地球轨道时, 大约在2025年1月30日, 地球和彗星的位置也比较近，此时发射火箭(携带两颗探测器AB)是一个不错的位置. 在发射过程中, 火箭依次释放两颗探测器.

其中一颗探测器A顺着地球速度方向，借助地球引力加速前往彗星与地球轨道交界位置. 大约在2025年2月12日抵达目标位置, 先对目标彗星进行图像采集. 并且选取相对比较平整的地方释放释放着陆器C, 着陆器C跟随彗星前往太阳, 其甚至可以进行太阳附近数据采集. 同时此探测器对目标彗星进行采样, 采样结束后进行反冲, 使得目标彗星轨道偏心率缩小, 稍微远离太阳, 避免被太阳捕获. 探测器反冲后返回地球, 将探测结果和样本投入地球.

另一颗探测器B反着地球速度方向, 当目标彗星从近日点离开, 快要到地球轨道附近时, 大约在2025年4月13日, 探测器B与彗星交汇, 进行图像采集. 同时进行着陆采样, 分析目标彗星的物质组成.

通过对比两次不同时间的采样得到的物质组成结果, 分析彗星在经过近日点的过程中的物质变化, 从而对彗星的形成有更新的认识.

\section{科学目标与有效载荷}
此次克鲁兹彗星飞掠采样任务中，我们计划在探测器上搭载的有效载荷包括：(1) 震动仪；(2) 自转和内部结构测试仪；(3) 红外光谱仪；(4) 图像成像仪；(5) 采掘工具。

震动仪可以完成对C/2024 G6的震动特征检测；自转和内部结构测试仪可以测量C/2024 G6自转速度和完成彗星内部结构诊断任务；红外光谱仪能够测量C/2024 G6表面温度，研究尘埃和水汽在C/2024 G6上的分布；图像成像仪能让探测器在飞掠过程中对C/2024 G6表面进行拍摄成像，对研究C/2024 G6反照率、自转有重要意义；采掘工具能完成探测器着陆后的采样工作。最终采样样品返回地球后会进行光谱分析，研究C/2024 G6的物质组成，能够加深我们对克鲁兹彗星物质组成多样性的理解。


\begin{thebibliography}{99}


\bibitem{1} Julio A Fernández, Pablo Lemos, Tabaré Gallardo, On the origin of the Kreutz family of sungrazing comets, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 508, Issue 1, November 2021, Pages 789–802, https://doi.org/10.1093/mnras/stab2562.

\bibitem{2} Sagdeev, R. Z., J. E. Blamont, A. A. Galeev, V. M. Kovtunenko, V. I. Moroz, V. D. Shapiro, V. I. Shevchenko, and K. Szego. "VEGA-1 and VEGA-2 Spacecraft Encounters with Comet Halley." Soviet Astronomy Letters, Vol. 12, NO. 4/JUL-AUG, P. 243, 1986 12 (1986): 243.

\bibitem{3} nan

\bibitem{4} nan

\end{thebibliography}

\end{document}